Природный графит. 
Природный графит

Природный графит является широко распространенным минералом, залегающим в виде зернистых, чешуйчатых или пластинчатых масс. По величине кристаллитов различают явнокристаллические (10^-4см) и скрытокристаллические (10^-4-10^-6см) графиты [26]. Явнокристаллические по взаимному расположению кристаллитов разделяются в свою очередь на две разновидности: плотнокристаллическую (Ботогольское месторождение) и чешуйчатую (Завальевское, Тайгинское месторождение) [27]. Наиболее распространенные чешуйчатые графиты состоят из отдельных кристаллов или параллельных сростков, имеющих форму чешуек, которые чаще всего представляют кристаллы, сросшиеся по базису и беспорядочно ориентированные в этой плоскости относительно друг друга.

Атомы углерода в каждом слое в гексагональном графите располагаются по центрам правильных гексагонов, принадлежащих соседнему верхнему слою так, что слои сдвинуты друг относительно друга и последовательность этих слоев можно записать как АВАВ…, то есть каждый третий слой имеет такое же расположение, как первый (рис. 1.1).

Химическая связь между атомами углерода в слое делокализована. Она образована sp²-гибридными орбиталями, энергия связи составляет 166,6 Дж/моль [25]. Взаимодействие между слоями осуществляется слабыми Ван-дер-Ваальсовыми силами, энергия связи — 11,75 Дж/моль. Почти идеальной структурой обладают некоторые природные графиты, а также искусственные, образующиеся при дегидрогенизации и полимеризации углеводородов из конденсированной или газовой фазы.

Графит — весьма инертное вещество и реакции, протекающие с участием графита, и приводящие к разрыву связи с-с в слое, требуют весьма жестких условий. Однако благодаря слоистой структуре для графита возможно протекание химических реакций, связанных с внедрением атомов, ионов и молекул в межплоскостное пространство при сравнительно мягких условиях. природный графит гексагональный кристаллит.

В результате этого процесса могут быть получены ковалентные соединения графита (КСГ) и соединения внедрения в графит (СВГ).

Значительно более широк класс соединений внедрения в графит. Эти соединения имеют переменный состав и регулярное строение. Плоскостное строение гексагональных сеток сохраняется в СВГ, в котором наблюдается только увеличение расстояния между сетками, причем это увеличение строго индивидуально для каждого внедренного вещества.

В настоящее время экспериментально установлено, что графит взаимодействует с рядом сильных кислот с образованием СВГ, называемых также солями графита. Такое название соединения графита с минеральными кислотами получили благодаря тому, что в них углерод ведет себя как макрокатион, в то время как внедренный слой играет роль макроаниона. Наряду с бисульфатом графита известны и другие графитовые соли: нитрат, селенат, фосфат и другие [50]. Все они являются типичными представителями СВГ акцепторного типа. Однако, как уже упоминалось, бисульфат графита — одно из немногих СВГ, нашедших широкое практическое применение. Поэтому изучению условий образования бисульфата графита, поиску новых методов синтеза и исследованию его свойств посвящено большое количество публикаций.